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Medizin

14. November 2017
Seite 4/4



Die physiologische Bedeutung, Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von Bicarbonat

Niereninsuffizienz führt häufig zu Entgleisungen des Säure-Base-Haushaltes aufgrund von Bicarbonatmangel. Sinkt die Bicarbonatkonzentration längerfristig unter 22 mmol/l, kommt es zur chronisch metabolischen Azidose (cmA) mit gravierenden Folgen für Stoffwechsel und Nierenfunktion der Patienten. Die Behandlung der cmA mit magensaftresistentem Bicarbonat kann die Säure-Base-Balance wiederherstellen und den Funktionsverlust der Niere verlangsamen.

Die Rolle des Bicarbonat- Kohlendioxid-Puffersystems im Körper

Die pH-Pufferfunktion des Bicarbonat-Kohlendioxid-Systems beruht auf der Fähigkeit des Bicarbonat-Ions (HCO3‑), mit überschüssigen Säuren (H+) zu Kohlensäure (H2CO3) zu reagieren. Die Kohlensäure zerfällt im Blut zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2); letzteres wird über die Lunge abgeatmet. Der Niere kommt bei der Regulation des Säure-Base-Gleichgewichts eine entscheidende Rolle zu: Einerseits produziert und resorbiert sie Bicarbonat, um die Serum-Bicarbonatkonzentration zu erhalten. Andererseits ist die Niere in der Lage, überschüssige Säure (H+) direkt in den Urin abzugeben (Abb. 7). Da die insuffiziente Niere mit fortschreitendem Funktionsverlust immer weniger in der Lage ist, genügend Säure auszuscheiden sowie Bicarbonat zu produzieren und zu resorbieren, sinkt der Serum-Bicarbonatspiegel und es steigt die Gefahr, eine cmA zu entwickeln. Zuverlässig diagnostizieren lässt sich eine cmA nur mit einer Blutgasanalyse.

Auswirkungen der cmA auf verschiedene Stoffwechselwege

Experimentelle Studien haben gezeigt, dass bei einer cmA mit erniedrigtem Bicarbonatspiegel bei gleichbleibender Muskelproteinsynthese vermehrt Muskelproteine abgebaut werden. Beim Menschen äußert sich dies in einer negativen Proteinbilanz und Muskelschwund (17, 40, 41). Selbst bei Nierengesunden reduziert sich durch eine experimentell herbeigeführte cmA die Albuminsynthese (42), und freie Aminosäuren werden abgebaut (43). Umgekehrt erhöht die Therapie mit oralem Bicarbonat bei Patienten mit Niereninsuffizienz die Synthese von Albumin und reduziert den Proteinabbau (44). Deshalb ist die Behandlung einer cmA auch für die Verbesserung des oftmals schlechten Ernährungszustandes von niereninsuffizienten Patienten essenziell.

Die cmA kann zudem Osteopenie auslösen oder exazerbieren (45) und zu Wachstumsstörungen bei Kindern führen (46, 47). Experimentelle Studien weisen darauf hin, dass die cmA den Abbau der Knochensubstanz durch Osteoklasten stimuliert und gleichzeitig die Knochensynthese durch Osteoblasten hemmt (41). Wird die cmA durch Substitution von Bicarbonat korrigiert, können Knochenläsionen heilen und das Wachstum bei Kindern verbessert sich (48).
 
Abb. 7: Das Bicarbonat-Kohlendioxid-Puffersystem (mod. nach (39)).
 Abb. 7: Das Bicarbonat-Kohlendioxid-Puffersystem (mod. nach (39))


In mehreren großen Observationsstudien wurde eine signifikante Assoziation zwischen der cmA und einer beschleunigten Progression der Niereninsuffizienz gefunden (8, 9). Während die insuffiziente Niere die tägliche Säurebelastung nur unzureichend durch H+-Aussscheidung ausgleichen kann, nimmt die Säureexkretion auf Ebene der einzelnen, noch funktionalen Nephrone zu, da diese den Funktionsverlust anderer Nephrone teilweise kompensieren. Experimentelle Studien legen nahe, dass diese zusätzliche Belastung eine interstitielle Entzündung auslöst und Tubuluszellen im Nephron schädigen kann (8). So führt die erhöhte Leistung noch funktionaler Nephrone zwar kurzfristig zur Aufrechterhaltung der Säureexkretion, beschleunigt langfristig aber den Funktionsverlust der Niere. Im Umkehrschluss sollte die Verringerung der Säurebelastung durch Supplementation von oralem Bicarbonat die verbleibenden Nephrone entlasten und den Funktionsverlust der Niere verzögern. In der Tat konnten die positiven Auswirkungen der Korrektur der cmA mit oralem Bicarbonat auf die Progression der Niereninsuffizienz in mehreren randomisierten Interventionsstudien bestätigt werden. Der Funktionsverlust der Niere wurde durch orales Bicarbonat gegenüber der Kontrollgruppe signifikant verlangsamt (2, 3). Die Albuminurie blieb unter Bicarbonat-Therapie konstant, während sie in der Kontrollgruppe signifikant zunahm (2). Zudem konnte die orale Bicarbonat-Therapie das Risiko für den Beginn einer Dialysebehandlung gegenüber der Kontrollgruppe signifikant verringern und den Ernährungszustand der Patienten signifikant verbessern (3).


Therapie der cmA

Eine kausale Therapie der cmA ist meist nicht möglich, da die Niereninsuffizienz als zugrundeliegende Störung nicht behoben werden kann. Vorbeugend und zur konservativen Behandlung leichter Formen der cmA eignet sich eine proteinarme Ernährung mit viel basenbildendem Gemüse, Obst, Vollkorn und bicarbonathaltigem Mineralwasser, da dies die ernährungsbedingte Säure­aufnahme verringert (Tab. 3). In der Tat konnte in einer Studie gezeigt werden, dass sich die Säureaufnahme durch Ernährungsumstellung um bis zu 50% reduzieren lässt. Allerdings erhielten die Patienten in der Studie diätetische Beratung sowie kostenloses Gemüse und Früchte, um die Reduktion der Säure­aufnahme um 50% zu realisieren (1). Deshalb sind die Studienergebnisse nur schwer auf den Praxisalltag übertragbar.

 
Tab. 3: Therapieoptionen zur täglichen Substitution von Bicarbonat.
Tab. 3: Therapieoptionen zur täglichen Substitution von Bicarbonat.

Citrate für die cmA-Therapie sind nur als Pulver verfügbar, und die damit verbundene Flüssigkeitsaufnahme kann sich bei niereninsuffizienten Patienten negativ auf die Flüssigkeitsbilanz auswirken. Die gleichzeitige Einnahme von Citraten und Aluminiumsalzen, z.B. als Phosphatbinder, kann zudem eine Hyperaluminämie auslösen, da die Citratlösung das Aluminium in eine leichter lösliche und resorbierbare Form umwandelt (49). Zur cmA-Behandlung stehen verschiedene Bicarbonatpräparate zur Verfügung, jedoch sollten nur Präparate mit magensaftresistentem Überzug verwendet werden. Fehlt dieser Säureschutzmantel, so reagiert das Bicarbonat unter Bildung von CO2 mit der Magensäure, was zu gastrointestinalen Störungen führt. Vereinzelte Fälle von Magenruptur durch übermäßige Aufnahme von unverkapseltem Bicarbonat sind dokumentiert (50-52). Darüber hinaus wird durch unverkapseltes Bicarbonat die Magensäure neutralisiert, was den Aufschluss von Proteinen durch die Magensäure erschwert und die antibakterielle Wirkung der Magensäure abschwächt. Der gleichzeitige Einsatz von Protonenpumpenhemmern verstärkt diesen Effekt noch. Zudem ist mit OTC-Präparaten aufgrund der schwer zu überwachenden Compliance keine konsequente Therapiesteuerung möglich. Durch den Säureschutzmantel magensaftresistenter Bicarbonatpräparate wird eine kompensatorische Hypersekretion von Magensäure vermindert (53). So vor der Magensäure geschützt, kann das gesamte in der Tablette enthaltene Bicarbonat den Magen passieren, um im Dünndarm resorbiert zu werden. Deshalb unterstützt magensaftresistentes Bicarbonat das physiologische pH-Profil im Gastrointestinaltrakt und stellt dadurch das pH-Optimum für die Verwertung von Vitamin B12 (54), Kalzium (55) und Eisen (56) sicher. Gelingt die konservative Therapie nicht (Tab. 3), sind magensaftresistente Bicarbonatpräparate Mittel der Wahl. Während magensaftresistente Kapseln den Wirkstoff während der gesamten Dünndarmpassage freisetzen, wird das Bicarbonat aus magensaftresistenten Tabletten und Dragees sofort bei Eintritt in das alkalische Milieu des Dünndarms zur Resorption verfügbar. So wird die Aktivierung des exokrinen Pankreas unterstützt und eine unphysiologische Anhebung des pH-Werts in den unteren Darmabschnitten vermieden (Abb. 8).
 
Abb. 8: Die magensaftresistente Galenik von Tabletten und Dragees stellt die Freisetzung des Wirkstoffes im oberen Dünndarm sicher.
Abb. 8: Die magensaftresistente Galenik von Tabletten und Dragees stellt die Freisetzung des Wirkstoffes im oberen Dünndarm sicher.

Fazit

Die Behandlung der cmA bei Niereninsuffizienz wirkt sich positiv auf die Stabilität des Skeletts, die Muskelmasse und den Ernährungszustand der Patienten aus. Zudem kann durch die nierenprotektive Wirkung von oralem Bicarbonat die Progression der Niereninsuffizienz verlangsamt werden. Um die Lebensqualität und Lebenserwartung der Patienten zu maximieren, sollte deshalb bereits bei beginnender Niereninsuffizienz eine cmA abgeklärt und gegebenenfalls behandelt werden. Aufgrund der magensaftresistenten Galenik eignen sich hierfür vor allem Tabletten und Dragees mit einer magensaftresistenten Galenik.

Prof. Dr. Dr. med. Ulrich Borchard

Quelle: JOURNAL MED, Sonderdruck, Juni 2017

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